水素プラズマ・カーボン壁相互作用によるナノ粒子成長機構の研究

氢等离子体/碳壁相互作用纳米粒子生长机制研究

• 批准号: 16740316
• 负责人: 古閑 一憲
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16740316/
• 关键词: プラズマ-壁相互作用; カーボンダスト; 微粒子; 水素プラズマ; ダイバータ; LHD; ヘリコン放電; 水素吸蔵; 核融合

近年,核融合実験装置内で発見されているカーボンダストは,トリチウムを吸蔵し装置内に残留するため問題視されているものの,その発生起源は不明である.本研究は,水素プラズマ・壁相互作用によるカーボンダスト発生のモデル実験を行い,この発生起源を検討することを目的としている.今年度は以下の成果を得た.1.核融合実験炉の周辺プラズマのモデル実験のため,15kWの高周波電源を用いた高密度ヘリコン波プラズマ実験装置を製作した.イオン密度1×10^<13>cm^<-3>,電子温度6eVと核融合実験炉内の周辺プラズマに近いパラメータを実現した.2.モデル実験と比較する目的で,核融合実験炉におけるダスト生成について検証するために,核融合科学研究所のラージヘリカルデバイス(LHD)の第7及び第8実験サイクル終了後に,LHD内の数箇所に亘ってダストを採取し,そのサイズ,数密度,組成を調べた.3.ダストをTEM, SEM観察,EDXによる組成分析をすることによって,(1)1〜40nmのダストが多数存在する.(2)1μm以上のカーボン系ダストは100nm以下の球状ダストが凝集した形状である.(3)1μm以上のダストの捕集量は捕集面の角度で変化し,水平面が多い.(4)サイズ分布はJungeの指数分布と一致した.この結果は,カーボン系ダストが気相中で凝集し成長することを示唆している.(5)体積分率で全体の10%を占める1μm以下のダストが表面積で全体の70%を占め,1μm以下のダスト表面への水素吸着は,トリチウム吸蔵に大きな影響を持つ.という結果を得た.

In recent years, nuclear fusion devices have been found to have residual problems in the absorption device, and the origin of their development is unknown. This study aims to investigate the origin and development of the interaction between water and soil. This year, the following achievements have been made: 1. The nuclear fusion equipment has been manufactured by using the 15kW high frequency power supply with high density. For <13>the purpose of comparison<-3>, the nuclear fusion reactor is operated in the process of generation of nuclear fusion materials, and the nuclear fusion science research institute is operated in the process of generation of nuclear fusion materials in the process of generation of nuclear fusion materials. 3. TEM, SEM,EDX analysis of the composition,(1)1 ~ 40nm and most of them exist. (2)1μm and above are spherical particles below 100nm. (3)1μm or more, the capture amount varies with the angle of the capture plane, and the horizontal plane varies. (4)Junge's exponential distribution is consistent. The result is that the growth of aggregates in the first phase of the reaction is obvious. (5)Volume fraction: 10% of the total surface area: 70% of the total surface area: 1μm or less, surface area: 1 μm or less, surface area: water adsorption: water The result is a good one.

项目成果

Nano-particle formation due to interaction between H_2 plasma and carbon wall

H_2等离子体与碳壁相互作用形成纳米颗粒

• 发表时间: 2005
• 期刊: Thin Solid Films (in press)
• 作者: Kazunori Koga;Yasuhiro Kitamura;Masaharu SHiratani;Yukio Watanabe;Akio Komori
• 通讯作者: Akio Komori

Characterization of dust particles ranging in size from 1nm to over 10μm collected from LHD

从 LHD 收集的尺寸从 1 nm 到超过 10 μm 的灰尘颗粒的特征

• 期刊: Journal of Nuclear Materials (発表予定)
• 作者: Masaharu Shiratani;Satoru Kiridoshi;Kazunori Koga;Naoko Ashikawa;Kiyohiko Nishimura;Akio Sagara;Akio Komori;LHD Experimental Group
• 通讯作者: LHD Experimental Group